Co je to elektrický přívod?

Moderní člověk se neustále setkává s elektřinou v každodenním životě i v práci, používá zařízení odebírající elektrický proud a zařízení, která jej vyrábějí. Při práci s nimi byste měli vždy vzít v úvahu jejich schopnosti spojené s technickými vlastnostmi.

Jedním z hlavních ukazatelů každého elektrického zařízení je taková fyzikální veličina, jakou je elektrická energie... Intenzitu nebo rychlost výroby, přenosu nebo přeměny elektřiny na jiné druhy energie, např. teplo, světlo, je zvykem nazývat. mechanické.

Přeprava nebo přenos velké elektrické energie pro průmyslové účely se provádí podle vedení vysokého napětí.

Proměna elektrická energie se provádí v trafostanicích.

Spotřeba elektřiny se vyskytuje v domácích a průmyslových zařízeních pro různé účely. Jedním z jejich běžných typů jsou žárovky různých hodnot.

Elektrický výkon generátorů, elektrických vedení a spotřebičů ve stejnosměrných a střídavých obvodech má stejný fyzikální význam, který je současně vyjádřen v různých poměrech v závislosti na tvaru složených signálů. Definovat obecné vzorce, představy o okamžitých hodnotách... Znovu zdůrazňují závislost rychlosti přeměny elektřiny na čase.

Stanovení okamžitého elektrického výkonu

V teoretické elektrotechnice se pro odvození základních vztahů mezi proudem, napětím a výkonem využívají jejich obrazy v podobě okamžitých hodnot, které jsou pevně dané v určitém okamžiku.

Pokud se za velmi krátkou dobu ∆t jediný elementární náboj q pod vlivem napětí U přesune z bodu «1» do bodu «2», pak vykoná práci rovnající se rozdílu potenciálů mezi těmito body. Podělením časovým intervalem ∆t dostaneme výraz pro okamžitý výkon na jednotku nabití Pe (1-2).

Protože se působením přiloženého napětí nepohybuje pouze jediný náboj, ale i všechny sousední, které jsou pod vlivem této síly, jejichž počet je vhodně reprezentován číslem Q, pak okamžitá hodnota výkonu PQ Lze za ně napsat (1-2).

Po provedení jednoduchých transformací získáme výraz pro výkon P a závislost jeho okamžité hodnoty p (t) na složkách součinu okamžitého proudu i (t) a napětí u (t).

Stanovení konstantního elektrického výkonu

PROTI DC obvody velikost úbytku napětí v obvodové části a jím procházejícího proudu se nemění a zůstává stabilní, rovný okamžitým hodnotám.Výkon v tomto obvodu lze tedy určit vynásobením těchto hodnot nebo dělením dokonalé práce A dobou jejího provedení, jak je znázorněno na vysvětlujícím obrázku.

Stanovení elektrického výkonu střídavého proudu

Zákony sinusových změn proudů a napětí přenášených elektrickými sítěmi mají vliv na vyjádření výkonu v takových obvodech. Zde vstupuje do hry zdánlivý výkon, který je popsán mocenským trojúhelníkem a skládá se z aktivní a reaktivní složky.

Sinusový elektrický proud při průchodu elektrickým vedením se smíšenými typy zátěží ve všech úsecích nemění tvar své harmonické a úbytek napětí na jalových zátěžích se fázově posune v určitém směru. Výrazy momentové hodnoty pomáhají pochopit vliv aplikovaného zatížení na změnu výkonu v obvodu a její směr.

Zároveň si okamžitě dejte pozor na to, že směr toku proudu od generátoru ke spotřebiči a přenášený výkon vytvořeným obvodem jsou zcela odlišné věci, které se v některých případech nemusí nejen shodovat, ale i být nasměrované v opačných směrech.

Zvažte tyto vztahy v jejich ideálním, čistém projevu pro různé typy zatížení:

• aktivní;

• kapacitní;

• induktivní.

Ztráta výkonu aktivní zátěže

Budeme předpokládat, že generátor vytváří ideální sinusové napětí u, které je aplikováno na čistě aktivní odpor obvodu. Ampérmetr A a voltmetr V měří proud I a napětí U pokaždé, když t.

Graf ukazuje, že sinusoidy proudu a úbytku napětí na aktivním odporu se shodují ve frekvenci a fázi, takže dochází ke stejným oscilacím. Síla vyjádřená jejich součinem kmitá s dvojnásobnou frekvencí a zůstává vždy kladná.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Přejdeme-li k výrazu provozní napětí, pak dostaneme: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Poté budeme integrovat výkon za dobu jednoho kmitu T a budeme si moci všimnout, že energetický zisk ∆W během tohoto intervalu roste. Postupem času odpor stále spotřebovává nové části elektřiny, jak ukazuje graf.

U reaktivních zátěží jsou charakteristiky spotřeby energie odlišné, mají jiný tvar.

Kapacitní ztrátový výkon

V elektrickém obvodu generátoru vyměňte odporový prvek za kondenzátor o kapacitě C.

Vztah mezi proudem a úbytkem napětí na kapacitě je vyjádřen poměrem: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Vynásobíme hodnoty okamžitých vyjádření proudu napětím a dostaneme hodnotu výkonu, který je spotřebován kapacitní zátěží.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ t cosωt = Um2/ (2X° C) ∉ U sin2/ωt ω = U sin2°t ω

Zde vidíte, že výkon kolísá kolem nuly při dvojnásobné frekvenci než je přiváděné napětí. Jeho celková hodnota pro harmonickou periodu, stejně jako energetický zisk, je nulová.

To znamená, že energie se pohybuje po uzavřeném okruhu obvodu v obou směrech, ale nepracuje.Taková skutečnost je vysvětlena skutečností, že při zvýšení napětí zdroje v absolutní hodnotě je výkon kladný a tok energie obvodem je směrován do nádoby, kde se energie akumuluje.

Po přechodu napětí do klesající harmonické sekce se energie vrací z kondenzátoru do obvodu do zdroje. Ani v jednom procesu se nevykonává žádná užitečná práce.

Ztrátový výkon v indukční zátěži

Nyní v napájecím obvodu vyměňte kondenzátor za indukčnost L.

Zde je proud přes indukčnost vyjádřen poměrem:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Pak dostaneme

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL2) ω2/ (2ХL) ω2/t ∙ sin .

Výsledné výrazy nám umožňují vidět povahu změny směru výkonu a nárůstu energie na indukčnosti, které provádějí stejné kmity, které jsou pro vykonávání práce zbytečné, jako na kapacitě.

Výkon uvolněný v jalových zátěžích se nazývá reaktivní složka. V ideálních podmínkách, kdy propojovací vodiče nemají žádný aktivní odpor, se jeví jako neškodné a nezpůsobují žádnou škodu. Ale v podmínkách reálného výkonu periodické přechodové děje a kolísání jalového výkonu způsobují zahřívání všech aktivních prvků včetně propojovacích vodičů, na které se spotřebovává určitá energie a klesá hodnota aplikovaného plného výkonu zdroje.

Hlavní rozdíl mezi jalovou složkou energie je v tom, že vůbec nevykonává užitečnou práci, ale vede ke ztrátám elektrické energie a nadměrnému zatížení zařízení, které jsou v kritických situacích zvláště nebezpečné.

Z těchto důvodů, aby se eliminoval vliv jalového výkonu, zej technické systémy pro její kompenzaci.

Rozvod energie při smíšené zátěži

Jako příklad použijeme zátěž generátoru s aktivní kapacitní charakteristikou.

Pro zjednodušení obrázku nejsou v daném grafu znázorněny sinusoidy proudů a napětí, ale je třeba si uvědomit, že při aktivně-kapacitním charakteru zátěže vede vektor proudu před napětím.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin (ωt + φ).

Po transformacích dostaneme: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Tyto dva pojmy v posledním výrazu jsou aktivní a reaktivní složky okamžitého zdánlivého výkonu. Pouze první z nich dělá užitečnou práci.

Nástroje pro měření výkonu

K analýze spotřeby elektřiny a jejímu výpočtu se používají měřicí zařízení, která se již dlouho nazývají "Počítadla"… Jejich práce je založena na měření efektivních hodnot proudu a napětí a jejich automatickém násobení výstupem informace.

Elektroměry zobrazují spotřebu energie tak, že počítají provozní dobu elektrických spotřebičů na inkrementální bázi od okamžiku zapnutí elektroměru pod zátěží.

Chcete-li měřit aktivní složku výkonu ve střídavých obvodech, wattmetry, a reaktivní - varmetry. Mají různá označení jednotek:

• watt (W, W);

• var (var, var, var).

Pro určení celkové spotřeby energie je nutné vypočítat její hodnotu pomocí vzorce výkonového trojúhelníku na základě odečtů wattmetru a varmetru. Vyjadřuje se ve vlastních jednotkách — voltampérech.

Přijatá označení jednotek každé pomáhají elektrikářům posoudit nejen její hodnotu, ale také povahu výkonové složky.